Способ термической обработки рельсов

(504 С 21 Э 9/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН БИВАЛ:;" . У ьне о елважде- Е ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(46) 07.09.86. Бюл, В 33 (71) Украинский ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт металлов (72) А. Н. Жученко, Л. Я. Бихунов, Н, Ф. Левченко, В. Л. Барбаров и Л. К. Ноженко(53) 621.785.9:621.771(088.8) ,(56) Авторское свидетельство СССР У 502962, кл. С 21 Р 9/04, 1974. (54)(57) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБО КИ РЕЛЬСОВ, включающий соединение их в непрерывную нить, упругий изгиб, нагрев и охлаждение головки, повторный упругий изгиб и разделение нити в местах соединения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения качества концевых участков рельсов и повышения производительности, соединение рельсоосуществляют путем размещения меторцами головок рельсов прокладкне выступающей за контур сеченияловок, и сварки торцов с прокладкой, которую осуществляют электрконтактным методом до образованимежду торцами шейки и подошвы релсов вели шириной отЪ=П,О 2 Ь/р до Ъ=О,ЗВ/р,где 1 - длина головки рельса в эонагрева;Ь - высота рельса от подошвыего нейтральной линии;- средний радиус кривизны рса в зоне нагрева и охлния,а разделение нити термообработанныхрельсов проводят резкой с использванием указанной щели в качествеконцентратора напряжений.Изобретение относится к терилческой обработке материалов и можетбыть использовано при изготовлении рельсов с термообработаннсй головкой в металлургической промьппленности.Целью изобретения является улучшение качества термообработки концевых участков рельсов и повышениепроизводительности.На фиг, 1 изображена конструктив ная схема установки, реализующяяпредлагаемый способ изготовлениятермообработанных рельсов, ня. фиг, 2 схема установки прокладки в положение перед сваркой с торцяь 1 и головокрельсов; на фиг. 3 - разрез А-А няфиг. 2; на фиг. 4 - схема. образования щели между торцами шейки и подошвы рельсов после сварки,: на Дфиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 4,. нафиг. б - схема упругого изгиба стыкарельсов перед нагревом; на фиг. 7схема изгиба стыка рельса с эякрыти 25ем щели между торцами подспгвы и шейки при нагреве и охлаждении головкирельса; на фиг. 8 - схема резки термообработанных рельсов с использованием в качестве концентратора напряжений щели в стыке рельсов, образованной при сварке,Предлагаемый способ может бьгтьреализован с помощью установки(фиг. 1), содержащей передвижной сва"рочный агрегат 1 с передним и задним Бзажимами 2 и 3, которые захватываютсоответственно сваренную нить рельсов 4 у заднего торца 5 и подсоединяемый к ней рельс б у переднего торца 7. К зажимам подается напряжение 1 Одля контактной сварки и они могут перемещаться навстречу друг другу спреодолением сопротивления сжатиюоплавляемого металла. На позиции начала сварки установлен захват 8, который удерживает прокладку 9., имеющую сечение, меньшее поперечного сечения головки рельса, и приставляет,прокладку 9 одним из плоских торцовк заднему торцу 5 перемещаемой .;и Оти 4 (фиг, 2 и 3) в исходное положение для начала сварки тяк ч.о коцтур 10 ее поперечного сечения . выходит за контур 11 головки ельса,Сварка торцов головки рельсов 4 55и б прокладкой 9 фиг,. 4 и 5) ведется до момента образования межи, торцами 5 и 7 шейки и подошвы п,ели ш."ри 51 2ной Ь, Перемещение сваренной ни;и рельсов 4 и ее упругий изгиб выпуклостью ня подошву (фиг, б) осуществляется приводными роликами 12, расположенными двумя рядами в шахматном порядке. Б верхней части установки расположены индуктор 13 для нагрева головки рельса, эона 15,самоотпуска и устройство 16 вторичного охлаждения рельса. В перечисленных устройствах рельс проходит термообработкуи перемещается в изогнутом состоянии выпуклостью ня головку благодаря ее тепловому расширению: Кель между торцами 5 и 7 шейки и подошвы изогнутого рельса закрывается фиг, /) термообрябстанняя нить рельсов захватывается приводными роликами 17, которые упруго изгибают рельс выпукдостык на подошву и выводят его на исходный уровень транспортировки но рольгангу 18. Б конце группы изгибающих роликом 17 находится подвижное в горизонтальном направлении устройство 19 для резки рельсов, содержащее перемещаемую вверх при резке опору 2 О. Рельс 14, отрезанный от нит.". в стыке с использованием в каче стве концентратора напряжения целиУобразованной при сварке фиг. 8), перемещается по рольгангу 18 для зачистки торца головки.П р и м е р. При изготовлении термообработянных рельсов Р 65 для соединения в непрерывную нить сваркой рельс поступает по рольгангу на исходную позицию, где установлена перемещаемая электросварочная машина, Иежду передним торцом головкирельса и задним торцом головки нити рельсов с помощью захвата устанавливают металлическую прокладку, Захватом удерживают прокладку эа боковую поверхность и приставляют ее к заднему торцу по центру головки нити рельсов в положение, при котором контур поперечного сечения прокладки не выходит за контур поперечного сечения головки Размеры исходного поперечного сечения прокладки определяют исходя из ширины мели, которая образуется после злектррконтяктной варки торцов рельсов с торцами прокладки, н исходя из условия лсстоянстгя объема прокладки осаживаемой при сварке, При определении ширины щели Ь между сваренными торцами рельсов необходимо учиты 1 255651 4вать, что длина эоны нагрева головки рельса 1=5400 мм, высота рельса от подошвы до его нейтральной линии Ь=81,3 мм и средний радиус кривизны рельса в зоне нагрева и охлаждения=20000 мм. Тогда ширина щели при оптимальном среднем значении коэффициента пропорциональности 0,08 составляет 1"-1,8 мм.Площадь поперечного сечения прок С ладки не должна превышать площади поперечного сечения головки рельса, чтобы прокладка после осадки и сварки не выходила за контуры поперечного сечения головки рельса и чтобы 15 не требовалась зачистка наплывов после сварки. Площадь головки рельса Р 65 2820 мм , а объем металлаэ прокладки после сварки 5076 мм . Площадь исходного поперечного сече Сг ния прокладки толщиной 4 мм 1269 мм, а поперечные размеры прокладки, выполненной подобной формы головки рельса 52 и 25 мм. При установке прокладки перед сваркой размер 52 мм 25 ориентируется по ширине, а размер 25 мм - по высоте головки. Термообрабатываемая нить рельсов перемещается роликами закалочной установки со скоростью 40 мм/с. Сварка торцов рельсов с прокладкой длится 260 с. Сварочная машина во время сварки передвигается со скоростью нити и проходит 10400 мм, Рельсы, З 5 поступающие на термообработку, имеютдлину 25 м, т.е, сварочная машина после сварки стыка успевает возвратиться на исходную позицию для сварки стыка следующего рельса. Наиболь С шее усилие осадки прокладки захватами машины 113 кН. Радиус изгиба нити на участке подъема больше предельно упругого и составляет 90 м, а шаг роликов одного ряда 2,3 м. Щель шириной 1,8 мм закрывается со стороны подошвы рельса при его изгибе выпуклостью на головку в процессе нагреваоголовки рельса до 980 С токами высокой частоты и в процессе последующего 5 С охлаждения водовоздушной смесью. Жесткость сечения рельса и напряженное состояние возле стйка рельса благодаря закрытию щели остается такое же, как и в остальной части рельса. Концы рельсов изгибаются также как и весь рельс и после термообработки их кривизна не превышает 0,5 мм на длине 1 м в соответствии с требованием стандарта. Условия нагрева и охлаждения головки рельса в месте стыка, а также качество термообработки концевых участков рельсов такие же как и в средней части рельса благодаря отсутствию зазоров в стыке по головке. Если ширина щели в стыке окажется меньше чем 5=0,45 мм, то невозможно уловить момент прекращения сварки до начала касания торцов шейки и подошвы с точностью менее 0,45 мм. Начнется оплавление торцов, что потребует после ломки стыка дополнительной механической их обработки. Кроме того, увеличится усилие ломки стыка. Если ширина щели окажется больше, чем Ь=6,75 мм, то не произойдет закрытия щели после нагрева головки и деформации изгиба рельса. Напряженное состояние и условия теплообмена на стыке рельса отличаются от остальной части рельса по длине и концевая кривизна рельсов после термообработки превышает требования стандарта (0,5 мм на длине 1 м).Разделение нити термообработанных рельсов проводится с помощью устройства для резки, установленного за изгибающими роликами и передвигающегося в момент резки вместе с нитью рельсов. Устройство снабжено двумя опорами. Первая опора неподвижна и предназначена для удержания нити рельсов в процессе резки, Вторая опора выполнена с воэможностью вертикального перемещения и к ней прикладывают усилие резки 3000 кН. Щель на подошве и шейке рельса используется при резке как концентратор напряжений, уменьшающий усилие резки и улучшающий качество среза,ьКак показали данные экспериментов, в результате использования предлагаемого способа торцы термообработанных рельсов имеют по сечению твердость в пределах 341-388 НВ в соответствии со стандартным и структуру сорбита - троостита закалки, а концевые искривления не превышают 0,5 мм на длине 1 м.Предлагаемое изобретение по сравнению с известным позволяет улучшить качество термообработанных рельсов за счет получения твердости концов рельсов в пределах требований стандарта 341-388 НВ вместо 90-450 НВ прн наличии зазора по головке в стыРиг 2 Составитель з. КитайскиРедактор Н. Гунько Техред И.Верес Корректор А. Обруч 4788/30 Тираж 552 ВНИИПИ Государственног по делам изобретени 13035, Москва, Ж, Раувка исное омитета СС и открытиикая наб д роизводственно-полиграФическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,ке и перегреве торцов, а также засчет получения на торцах структурысорбита - троостита закалки вместомартенсита, что повьппает надежностьрельсов в пути на 53, увеличитьна 2,77., т.е. на 20 тыс.т. выпускрельсов первого класса с концевой 1255651кривизной менее 05 мм. на длине 1 м, что снизит динамические нагрузки на железнодорожной колее, повысить производительность труда за счет сокращения на каждой нити термообработанных рельсов по одному рабочему, занятому стыковкой и расстыковкой.